Đang tải... (xem toàn văn)
Topolog của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với với nhau. Topology mạng có thể là vật lý hoặc logic. Topology vật lý đề cập đến việc thiết kế vật lý của một mạng lưới bao gồm các thiết bị, vị trí và lắp đặt cáp. Topology logic đề cập đến cách dữ liệu được truyền đi trong mạng. Ở đây ta sẽ tìm hiểu về topology LAN đối với nhưng mạng khác chúng có cấu trúc tương tự nhưng khi khi nhắc tơi Lan thì ta nói các nút mạng là các máy tính còn với nhưng mạng khác nút mạng là tập hợp của các mạng con
Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] TOPOLOGY VẬT LÝ Nguyễn Đông Đức Sinh viên Viện Đại học Mở Hà Nội Định Công, Hoàng Mai, Hà Nội nonstopbv@gmail.com Phạm Trung Kiên Sinh viên Viện Đại học Mở Hà Nội Định Công, Hoàng Mai, Hà Nội nonstopbv@gmail.com Nguyễn Hữu Hải Sinh viên Viện Đại học Mở Hà Nội Định Công, Hoàng Mai, Hà Nội huuhai09b2@gmail.com Tóm tắt : Bài viết tìm hiểu một cách khái quát về mạng máy tính cũng như các cách bố trí mạng máy tính và topology vật lý của mạng I. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MÁY TÍNH A) SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH Vào giữa những năm 50 khi những thế hệ máy tính đầu tiên được đưa vào hoạt động thực tế với những bóng đèn điện tử thì chúng có kích thước rất cồng kềnh và tốn nhiều năng lượng. Hồi đó việc nhập dữ liệu vào các máy tính được thông qua các tấm bìa mà người viết chương trình đã đục lỗ sẵn. Mỗi tấm bìa tương đương với một dòng lệnh mà mỗi một cột của nó có chứa tất cả các ký tự cần thiết mà người viết chương trình phải đục lỗ vào ký tự mình lựa chọn. Các tấm bìa được đưa vào một "thiết bị" gọi là thiết bị đọc bìa mà qua đó các thông tin được đưa vào máy tính (hay còn gọi là trung tâm xử lý) và sau khi tính toán kết quả sẽ được đưa ra máy in. Như vậy các thiết bị đọc bìa và máy in được thể hiện như các thiết bị vào ra (I/O) đối với máy tính. Sau một thời gian các thế hệ máy mới được đưa vào hoạt động trong đó một máy tính trung tâm có thể được nối với nhiều thiết bị vào ra (I/O) mà qua đó nó có thể thực hiện liên tục hết chương trình này đến chương trình khác. Cùng với sự phát triển của những ứng dụng trên máy tính các phương pháp nâng cao khả năng giao tiếp với máy tính trung tâm cũng đã được đầu tư nghiên cứu rất nhiều. Vào giữa những năm 60 một số nhà chế tạo máy tính đã nghiên cứu thành công những thiết bị truy cập từ xa tới máy tính của họ. Một trong những phương pháp thâm nhập từ xa được thực hiện bằng việc cài đặt một thiết bị đầu cuối ở một vị trí cách xa trung tâm tính toán, thiết bị đầu cuối này được liên kết với trung tâm bằng việc sử dụng đường dây điện thoại và với hai thiết bị xử lý tín hiệu (thường gọi là Modem) gắn ở hai đầu và tín hiệu được truyền thay vì trực tiếp thì thông qua dây điện thoại. Hình 1. Mô hình truyền dữ liệu từ xa đầu tiên Những dạng đầu tiên của thiết bị đầu cuối bao gồm máy đọc bìa, máy in, thiết bị xử lý tín hiệu, các thiết bị cảm nhận. Việc liên kết từ xa đó có thể thực hiên thông qua những vùng khác nhau và đó là những dạng đầu tiên của hệ thống mạng. Trong lúc đưa ra giới thiệu những thiết bị đầu cuối từ xa, các nhà khoa học đã triển khai một loạt những thiết bị điều khiển, những thiết bị đầu cuối đặc biệt cho phép người sử dụng nâng cao được khả năng tương tác với máy tính. Một trong những sản phẩm quan trọng đó là hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM. Hệ thống đó bao gồm các màn hình, các hệ thống điều khiển, các thiết bị truyền thông được liên kết với các trung tâm tính toán. Hệ thống 3270 được giới thiệu vào năm 1971 và được sử dụng dùng để mở rộng khả năng tính toán của trung tâm máy tính tới các vùng xa. Ðể làm giảm nhiệm vụ truyền thông của máy tính trung tâm và số lượng các liên kết giữa máy tính trung tâm với các thiết bị đầu cuối, IBM và các công ty máy tính khác đã sản xuất một số các thiết bị sau: Thiết bị dầu cuối Máy tính trung tâm Đường dây Điện thoại Modem Modem Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Thiết bị kiểm soát truyền thông: có nhiệm vụ nhận các bit tín hiệu từ các kênh truyền thông, gom chúng lại thành các byte dữ liệu và chuyển nhóm các byte đó tới máy tính trung tâm để xử lý, thiết bị này cũng thực hiện công việc ngược lại để chuyển tín hiệu trả lời của máy tính trung tâm tới các trạm ở xa. Thiết bị trên cho phép giảm bớt được thời gian xử lý trên máy tính trung tâm và xây dựng các thiết bị logic đặc trưng. Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối: cho phép cùng một lúc kiểm soát nhiều thiết bị đầu cuối. Máy tính trung tâm chỉ cần liên kết với một thiết bị như vậy là có thể phục vụ cho tất cả các thiết bị đầu cuối đang được gắn với thiết bị kiểm soát trên. Ðiều này đặc biệt có ý nghĩa khi thiết bị kiểm soát nằm ở cách xa máy tính vì chỉ cần sử dụng một đường điện thoại là có thể phục vụ cho nhiều thiết bị đầu cuối Hình 2: Mô hình trao đổi mạng của hệ thống 3270 Vào giữa những năm 1970, các thiết bị đầu cuối sử dụng những phương pháp liên kết qua đường cáp nằm trong một khu vực đã được ra đời. Với những ưu điểm từ nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và qua đó kết hợp được khả năng tính toán của các máy tính lại với nhau. Ðể thực hiện việc nâng cao khả năng tính toán với nhiều máy tính các nhà sản xuất bắt đầu xây dựng các mạng phức tạp. Vào những năm 1980 các hệ thống đường truyền tốc độ cao đã được thiết lập ở Bắc Mỹ và Châu Âu và từ đó cũng xuất hiện các nhà cung cấp các dịnh vụ truyền thông với những đường truyền có tốc độ cao hơn nhiều lần so với đường dây điện thoại. Với những chi phí thuê bao chấp nhận được, người ta có thể sử dụng được các đường truyền này để liên kết máy tính lại với nhau và bắt đầu hình thành các mạng một cách rộng khắp. Ở đây các nhà cung cấp dịch vụ đã xây dựng những đường truyền dữ liệu liên kết giữa các thành phố và khu vực với nhau và sau đó cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu cho những người xây dựng mạng. Người xây dựng mạng lúc này sẽ không cần xây dựng lại đường truyền của mình mà chỉ cần sử dụng một phần các năng lực truyền thông của các nhà cung cấp. Vào năm 1974 công ty IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng và thương mại, thông qua các dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc vào một máy tính dùng chung. Với việc liên kết các máy tính nằm ở trong một khu vực nhỏ như một tòa nhà hay là một khu nhà thì tiền chi phí cho các thiết bị và phần mềm là thấp. Từ đó việc nghiên cứu khả năng sử dụng chung môi trường truyền thông và các tài nguyên của các máy tính nhanh chóng được đầu tư. Vào năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã bắt đầu bán hệ điều hành mạng của mình là "Attached Resource Computer Network" (hay gọi tắt là Arcnet) ra thị trường. Mạng Arcnet cho phép liên kết các máy tính và các trạm đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, qua đó đã trở thành là hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên. Từ đó đến nay đã có rất nhiều công ty đưa ra các sản phẩm của mình, đặc biệt khi các máy tính cá nhân được sử dụng một cánh rộng rãi. Khi số lượng máy vi tính trong một văn phòng hay cơ quan được tăng lên nhanh chóng thì việc kết nối chúng trở nên vô cùng cần thiết và sẽ mang lại nhiều hiệu quả cho người sử dụng. Ngày nay với một lượng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao. Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực như khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được. Người ta thấy được việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn như: Máy tính trung tâm Thiết bị kiểm soát viễn thông Thiết bị kiểm soát Nhiễu đầu cuối Thiết bị cuối Thiết bị đầu Thiết bị kiểm soát Nhiễu đầu cuối Thiết bị cuối Thiết bị đầu Modem Modem Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (như thiết bị, chương trình, dữ liệu) khi được trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu. Tăng độ tin cậy của hệ thống: Người ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lưu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể được khôi phục nhanh chóng. Trong trường hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế. Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể được sữ dụng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với những thay đổi về chất như: Ðáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại. Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu. Tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán. Tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang được cung cấp trên thế giới. Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong mạng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học. Ví dụ như làm thế nào để truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ưu nhất, trong khi việc xử lý thông tin trên mạng quá nhiều đôi khi có thể làm tắc nghẽn trên mạng và gây ra mất thông tin một cách đáng tiếc. Hiện nay việc làm sao có được một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất được quan tâm. Một vấn đề đặt ra có rất nhiều giải pháp về công nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong mỗi yếu tố có nhiều cách lựa chọn. Như vậy để đưa ra một giải pháp hoàn chỉnh, phù hợp thì phải trải qua một quá trình chọn lọc dựa trên những ưu điểm của từng yếu tố, từng chi tiết rất nhỏ. Ðể giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên công nghệ để giải quyết. Nhưng công nghệ cao nhất chưa chắc là công nghệ tốt nhất, mà công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất. B) Những khái niệm cơ bản của máy tính Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay các mạng máy tính đã phát triển một cách nhanh chóng và đa dạng cả về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng. Do vậy việc nghiên cứu chúng ngày càng trở nên phức tạp. Tuy nhiên các mạng máy tính cũng có cùng các điểm chung thông qua đó chúng ta có thể đánh giá và phân loại chúng. 1) Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Đường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây đường truyền được kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến Các đường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đường truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính. Hình 3: Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng Với sự trao đổi qua lại giữa máy tính này với máy tính khác đã phân biệt mạng máy tính với các hệ Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] thống thu phát một chiều như truyền hình, phát thông tin từ vệ tinh xuống các trạm thu thụ động vì tại đây chỉ có thông tin một chiều từ nơi phát đến nơi thu mà không quan tâm đến có bao nhiêu nơi thu, có thu tốt hay không. Đặc trưng cơ bản của đường truyền vật lý là giải thông. Giải thông của một đường chuyền chính là độ đo phạm vi tần số mà nó có thể đáp ứng được. Tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền còn được gọi là thông lượng của đường truyền - thường được tính bằng số lượng bit được truyền đi trong một giây (Bps). Thông lượng còn được đo bằng đơn vị khác là Baud (lấy từ tên nhà bác học - Emile Baudot). Baud biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây. Ở đây Baud và Bps không phải bao giờ cũng đồng nhất. Ví dụ: nếu trên đường dây có 8 mức tín hiệu khác nhau thì mỗi mức tín hiệu tương ứng với 3 bit hay là 1 Baud tương ứng với 3 bit. Chỉ khi có 2 mức tín hiệu trong đó mỗi mức tín hiệu tương ứng với 1 bit thì 1 Baud mới tương ứng với 1 bit. 2) Phân loại mạng máy tính Mạng máy tính có thể phân bổ trên một cùng lãnh thổ nhất định và có thể phân bổ trong pham vi một quôc gia hay quốc tế. Dựa vào pham vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng như sau : GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác với nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. Hình 4: Một mô hình mạng GAN WAN (Wide Area Network) mạng diện rộng kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN. Hình 5 : Mô hình mạng WAN MAN (Metropolitan Area NetWork ) kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố . Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền tốc độ cao (50-100 Mbit/s). Hình 6 : Mô hình mạng MAN LAN (Local Area Network ) – Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trăm mét. Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang. LAN thường được sử dụng trọng mạng nội bộ một cơ quan/ tổ chức. Các LAN có thể kết nối với nhau thành WAN. Trong các khái niệm nói trên, WAN và LAN là hai khái niệm hay được sử dụng nhất. Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Hình 7: Một mô hình mạng GAN II. CÁC TOPOLOGY VẬT LÝ Topolog của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với với nhau. Topology mạng có thể là vật lý hoặc logic. Topology vật lý đề cập đến việc thiết kế vật lý của một mạng lưới bao gồm các thiết bị, vị trí và lắp đặt cáp. Topology logic đề cập đến cách dữ liệu được truyền đi trong mạng. Ở đây ta sẽ tìm hiểu về topology LAN đối với nhưng mạng khác chúng có cấu trúc tương tự nhưng khi khi nhắc tơi Lan thì ta nói các nút mạng là các máy tính còn với nhưng mạng khác nút mạng là tập hợp của các mạng con A) Mạng hình tuyến (Bus) 1) Khái niệm : Thực hiện theo cách bố trí hành lang, các máy tính và các thiết bị khác - các nút, đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu. Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Ưu điểm Dễ thiết kế, lắp đặt Chi phí thấp Nhược điểm Tính ổn định kém, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động. Làm tắc nghẽn mạng khi lưu chuyển một lượng lớn dữ liệu. Hình 8: Một mô hình mạng dạng bus 2) Triển khai : Trong mạng trục tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus) đường dây là là cáp đồng trục. Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T- connector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver). Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator (T-connector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver). Hình 9: Một mạng dạng bus trong thực tế 3) Các thành phần của mạng hình tuyến : a) Cáp đồng trục : Cáp đồng trục được chế tạo gồm một dây đồng ở trung tâm được bao bọc bởi một vật liệu cách li là chất điện môi không dẫn điện, chung quanh chất điện môi được quấn bằng dây bện kim loại vừa dùng làm dây dẫn vừa bảo vệ khỏi sự phát xạ nhiễm điện từ.Ngoài cùng lại là một lớp vỏ bọc làm bằng chất không dẫn điện(thường là PVC,PE).Dây đồng trục có hai loại, loại nhỏ (Thin) và loại to (Thick). Dây cáp đồng trục được thiết kế để truyền tin cho bǎng tần cơ bản (Base Band) hoặc bǎng tần rộng (broadband). Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Hình 10: Cấu tạo của cáp đồng trục Dây cáp loại to dùng cho đường xa, dây cáp nhỏ dùng cho đường gần, tốc độ truyền tin qua cáp đồng trục có thể đạt tới 35 Mbit/s.Ngoài ra dây cáp đồng trục còn chia làm 2 loại là loại cứng và loại dẻo.Loại cứng thì có một lớp bảo vệ dày đặc còn loại dẻo thì là một viền bảo vê,thường là một dây đồng.Sự suy giảm và trở kháng của dung môi ảnh cũng có ảnh hưởng quan trọng đến tính năng của cáp.Dung môi có thể đặc hoặc rỗng.Tận cùng của cáp là một đầu kết nối RF. Vì trường điện từ mang tín hiệu chỉ tồn tại trong khoảng không giữa bên trong và dây dẫn ở phía ngoài, nên nó không bị suy giảm hay chịu ảnh hưởng của phát xạ nhiễm điện từ.Do đó cáp đồng trục được sử dụng như một đường truyền tần số cao để truyền tải những tín hiệu cao tần hoặc một dải rộng tín hiệu. Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trục dày trong đường kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch, cáp đồng trục dày là 0,5 inch. Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn hơn Hiện nay có cáp đồng trục sau: RG -58,50 ohm: dùng cho mạng Thin Ethernet RG -59,75 ohm: dùng cho truyền hình cáp Các mạng hình tuyến sử dụng cáp đồng trục có băng thông từ 2,5 - 10 Mb/s, cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏ bọc bên ngoài, độ dài thông thưòng của một đoạn cáp nối trong mạng là 100m đến 1800m, b) T-connector Là thiết bị trung gian nối với trục chính và thiết bị thu phát Hình 11: Thiết bị T-connector c) Terminator Nhằm ngăn không cho tín hiệu dội lại, một thiết bị có tên gọi là terminator (điện trở cuối) được đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thụ các tín hiệu tự do. Việc hấp thụ tín hiệu sẽ làm thông cáp và cho phép máy tính khác có thể gửi tín hiệu. Mỗi đầu cáp trên mạng phải được cắm cái gì đó. Ví dụ có thể cắm đầu cáp vào một máy tính hay một đầu dây nối để mở rộng chiều dài cáp. Mọi đầu cáp hở, tức đầu không cắm vào gì cả phải được chặn lại (bằng Terminator) nhằm tránh tín hiệu dội lại. Hình 12: Thiết bị T-connector d) Cạc giao tiếp mạng (Network Interface Card) : Là một bản mạch cung cấp khả năng truyền thông mạng cho một máy tính. Nó còn được gọi là bộ thích nghi LAN (LAN adapter), được cắm trong một khe (slot) của bản mạch chính và cung cấp một giao tiếp kết nối đến môi trường mạng. Chủng loại cạc mạng phải phù hợp với môi trường truyền và giao thức được sử dụng trên mạng cục bộ. Cạc mạng là thiết bị chịu trách nhiệm: Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Chuyển đổi các tín hiệu máy tính ra các tín hiệu trên phương tiện truyền dẫn và ngược lại. Gửi/nhận và kiểm soát luồng dữ liệu được truyền. Để kết nối được với mạng hình tuyển đòi hỏi cạc giao tiếp mạng phải hỗ trợ giao thức mạng hình tuyến Hình 13: Cạc giao tiếp mạng Ethernet từ thập niên 1990 kết nối với ISA bus cũ. Cạc này hỗ trợ cả 10BASE2 cáp đồng trục (đầu nối dây BNC bên trái) và 10BASE-T đôi xoắn (đầu nối dây RJ-45 bên phải). 4) Giao thức truy cập mạng hình tuyến a) CSMA/CD Trong cấu trúc mạng hình tuyến thì giao thức CSMA/CD được sử dụng để giao tiếp giữa các máy, các máy trạm cùng chia sẻ một kênh truyền chung, các trạm đều có cơ hội thâm nhập đường truyền như nhau (Multiple Access). Tuy nhiên tại một thời điểm thì chỉ có một trạm được truyền dữ liệu mà thôi. Trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắng nghe đường truyền để chắc chắn rằng đường truyền rỗi (Carrier Sense). Trong trường hợp hai trạm thực hiện việc truyền dữ liệu đồng thời, xung đột dữ liệu sẽ xảy ra, các trạm tham gia phải phát hiện được sự xung đột và thông báo tới các trạm khác gây ra xung đột (Collision Detection), đồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập, chờ đợi lần sau trong khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền. Hình 14: Quá trình giao tiếp CSMA/CD Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung đột có thể xẩy ra với số lượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền tin của hệ thống. Tốc độ của CSMA/CD là 10 mbps b) Token bus Các trạm trên bus tạo nên một vòng logic. Các trạm được xác định ví trí theo một dãy thứ tự, mà trạm cuối dãy sẽ tiếp liền sau bởi trạm đầu tiên. Mỗi trạm được biết địa chỉ của các trạm kề trước và sau nó. Hình 15: Vòng logic của token bus Thẻ bài (Token) dung cấp phát quyền truy nhập được lưu chuyển trong vòng logic. Khi trạm nhận được thẻ bài thì được trao quyền sử dụng phương tiện trong một thời gian xác định để truyền dữ liệu. Khi công việc xong hoặc đã hết thời hạn, trạm sẽ chuyển thẻ bài đến trạm kế tiếp trong vòng logic. Các trạm không sử dụng thẻ bài vẫn có mặt trên bus nhưng chúng chỉ có thể chả lời cho yêu cầu xác nhận ( nếu chúng là đích của gói tin nào đó) . Thứ tự vật lí của trạm trên bus là không quan trọng, độc lập với thứ tự logic. Công việc duy trì vòng logic của mạng phải thực hiện các chức năng: A tr = C s = D C tr =D s =C D tr =A s = B B tr = B s = A tr – trước; s - sau Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Bổ sung trạm vào vòng logic ( xem xét đ ịnh kì ) bằng cách mời nút đứng sau nhập vòng Loại bỏ trạm khỏi vòng logic bằng cách nối tram trước và sau nó với nhau Quản lý sai sót: địa chỉ trùng, gãy vòng (không trạm nào nghĩ tới lượt mình ) Khởi tạo vòng logic: khi thiết đặt mạng hoặc khi vòng logic bị gãy Quản lí sai sót bởi bút giữ Token Khi đang giữ thẻ mà nhận được gói tin thì chứng tỏ nút khác đã có thẻ,lúc đó nó sẽ bỏ thẻ bằng cách chuyển sang trạng thái “nghe”. Khi nút đã hoàn thành công việc nó gửi thẻ tới nút đứng sau, nếu nút tiếp sau hoạt động thì nút gửi thẻ chuyển sang trạng thái bị động. Nếu ngược lại, nó gửi thẻ cho nút kế tiếp lần nữa. Nếu hai lần không được thì coi như nút kế tiếp hỏng và gửi đi gói tin “ Ai đứng sau “ để hỏi tên của nút kế tiếp đứng sau nút đó. Nếu không thành công thì nút bị coi là đã có sự cố. Nút ngừng hoạt động và “nghe” trên bus. Khung tin cực đại : 8191, Tốc độ có thể là : 1:5:10Mbps So sánh CSMA/CS và Token bus: Nhược điểm của Token bus là quản lí phức tạp hơn so với CSMA/CD. Trong trường hợp tại nhẹ thì không bằng CSMA/CD ( phải qua nhiều trạm). Ưu điểm của Token bus là hiệu quả trong trường hợp tải nặng, dễ điều hòa sự lưu thông trong hệ Token bus, không quy định độ dài tối thiểu của gói tin. Không cần nghe trong khi nói. 5) Chuẩn mạng cho mô hình bus a) Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-5 Đây là chuẩn mạng Ethernet đầu tiên được phát triển. Nó bao gồm các thông số kỹ thuật sau: Sử dụng dây cáp đồng trục béo (thich coaxial cable), chiều dài tối đa của mỗi đoạn mạng (network segment) là 500 mét. Tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mbps Khoảng cách gần nhất giữa hai nút / máy tính trên mạng là 2,5 mét Tối đa cho phép 100 nút / máy tính trên một đoạn mạng. Card mạng sử dụng đầu nối kiểu AUI. Chiều dài dây dẫn nối máy tính vào dây cáp đồng trục dài tối đa 50 mét Sử dụng hai thiết bị đầu cuối (Terminator) trở kháng 50 Ώ để gắn vào mỗi đầu của dây cáp. Một trong hai đầu cuối này phải nối tiếp đất vào vỏ của máy tính. Thế mạnh lớn nhất của chuẩn mạng này là đường kính mạng (khoảng cách giữa hai máy tính trong mạng) lớn. Tuy nhiên việc thi công mạng khá phức tạp, tốc độ lại không cao, giá thành không phải là thấp so với các chuẩn mạng khác. Chính vì thế mà hiện nay nó không phải là chuẩn mạng được chọn lựa khi xây dựng các mạng LAN mới. b) Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-2 Chuẩn 10Base-2 có các thông số kỹ thuật sau: Sử dụng dây cáp đồng trục gầy (thin coaxial cable), chiều dài tối đa của mỗi đoạn mạng (network segment) là 185 mét. Tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mbps Tối đa cho phép 30 nút / máy tính trên một đoạn mạng. Dây dẫn được cắt thành từng đoạn nhỏ để nối hai máy tính kế cận nhau với chiều dài tối thiểu là 0,5 mét. Mỗi đầu dây có một đầu nối BNC bấm vào. Card mạng sử dụng cần có đầu nối BNC để gắn đầu nối hình chữ T vào (Tconnector). Sử dụng hai thiết bị đầu cuối (Terminator) trở kháng 50Ω để gắn vào đầu nối hình chữ T của hai máy ở hai đầu dây mạng. Một trong hai đầu cuối này phải nối tiếp đất vào vỏ của máy tính. Mạng thiết kế theo chuẩn 10Base-2 có giá thành rẻ nhất khi so với các chuẩn khác. Tuy nhiên tính ổn định của nó không cao, các điểm nối dây rất dễ bị hỏng tiếp xúc. Chỉ cần một điểm nối dây trong mạng không tiếp xúc tốt sẽ làm cho các máy khác không thể vào mạng được. Bắt đầu tin Điều khiển gói tin Địa chỉ đích Địa chỉ nguồn TIN FSC Kết thúc tin 1 byte 1 byte 2-6 2-6 4 byte 1 byte Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] Hình 16: Yếu điểm của mạng 10BASE-2 Chuẩn 10BASE-2 ràng buộc số nút tối đa trên một nhánh mạng (segment) là 30. Nếu mạng có hơn 30 máy tính thì phải sử dụng ít nhất 2 nhánh mạng và nối chúng lại với nhau bằng một bộ khuếch đại (Repeater). Repeater có chức năng loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban đầu . nó không có chức năng không có xử lý tín hiệu Hình 17: Luật 5-4-3 khi sử dụng Repeater Tuy nhiên, để đảm bảo các máy tính có thể phát hiện được đụng độ khi truyền dữ liệu, số lượng tối đa các nhánh mạng được nối lại với nhau bằng các Repeater bị giới hạn bởi luật 5-4-3. Luật này qui định như sau: Chỉ có thể nối tối đa 5 nhánh mạng lại với nhau bằng các Repeater Chỉ có thể sử dụng tối đa 4 Repeater trong một mạng Chỉ cho phép tối đa 3 nhánh mạng có nhiều hơn 3 nút (Một nút có thể là một máy tính hoặc là một Repeater) B) Mạng dạng hình sao (Star topology) 1) Khái niệm Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức nǎng cơ bản là: Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc với nhau. Cho phép theo dõi và sử lý sai trong quá trình trao đổi thông tin. Thông báo các trạng thái của mạng. Các ưu điểm của mạng hình sao: Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường. Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định. Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng. Nhược điểm của mạng hình sao: Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm . Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động. Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm. Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m). Hình 18: Một mô hình mạng dạng sao Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] 2) Triển khai Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (HUB) hoặc Swich bằng cáp xoắn thông qua các đầu nối UTP connector, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với HUB không cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng. Gần đây, cùng với sự phát triển switching hub, mô hình này ngày càng trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp. Hình 19: Một mô hình mạng hình sao 3) Các thành phần của mạng hình sao a) HUB Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua Hub. Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình sao. Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASET từ mỗi trạm của mạng. Khi tín hiệu được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng khác của. Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub. Nếu phân loại theo phần cứng thì có 3 loại hub: Hub đơn (stand alone hub) Hình 20: HUB đơn Hub modun (Modular hub) rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET. Hub phân tầng (Stackable hub) là lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này. Hình 21: HUB phân tầng Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại: Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng. Hub chủ động (Active Hub) : Hub chủ động có các linh kiện điện tử có thể khuyếch đại và xử lý các tín hiệu điện tử truyền giữa các [...]... liên tục có một thẻ bài chạy quanh trong mạng [Type text] [Type text] Nhóm 14 Topology Vật Lý Phần dữ liệu của thẻ bài có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi) Trong thẻ bài có chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền thẻ bài tương đương với trật tự vật lý của các trạm xung... thái của thẻ bài và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tự của các trạm) có nghĩa là nó phải có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu trong mạng Một mạng lưới có thể được thiết kế bằng cách sử dụng kỹ thuật định tuyến.Khi sử dụng kỹ thuật định tuyến tin nhắn được lan truyền qua một con đường bằng cách di chuyển từ nút mạng này đến nút mạng khác bằng các thuật toán tìm. .. thiết bị khác Như c điểm Tiêu tốn tài nguyên về memory, về xử lý của các máy trạm Quản lý phức tạp 2) Triển khai Mạng dạng lưới được sử trong mang không dây như : Mạng Ad hoc là công nghệ cho phép các nodes (điểm nối) mạng truyền trực tiếp với nhau sử dụng bộ thu phát không dây (wireless transceiver) mà không cần bất cứ một cơ sở hạ tầng cố định nào E) Mạng dạng cây(tree topology) 1) Khái niệm... nút khác trên cấp của nó Mỗi nút có có một số các liên kết giữa nó tới các nút mạng con , số lượng các liên kết gọi là số nhánh của cây Tổng số nhánh của cây bao giờ cũng ít hơn sô nút mạng Có thể nói Cấu trúc mạng hình cây là sử kết hợp giữa mạng hình tuyến và mạng hình sao Mạng WMN (Wireless Mesh Network) Hình 38: Mô hình mạng dạng cây 2) Triển Khai Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu... khi tìm được điểm đích Để đảm bảo tất các các đường dẫn luôn hoạt động bộ định tuyến mạng phải luôn được kết nối và thiết lập lại nhưng con đường xung quanh và nhưng con đường đã bị hỏng bằng thuật toán Hình 34 : Mô hình mạng dạng lưới Mạng dạng lưới kết nối tới tất cả các nút được gọi là mạng dạng lưới đầy đủ Số lượng kết nối trong một mạng lưới đầy đủ = n (n - 1) / 2 (n là số lượng nút trong mạng. .. dụng FDDI D) Mạng dạng lưới 1) Khái niệm Topo này cho phép các thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác mà không cần phải qua bộ tập trung như Hub hay Switch Trong mạng dạng lưới mỗi nút mạng không chỉ kiểm soát dữ liệu của chính chúng mà còn phải phục vụ cho các nút mạng khác, [Type text] [Type text] Hình 35 : Mô hình mạng dạng lưới [Type text] Nhóm 14 Topology Vật Lý Ưu điểm Các thiết bị...Nhóm 14 Topology Vật Lý thiết bị của mạng Quá trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của Hub chủ động cao hơn nhiều so với Hub bị động Về cơ bản, trong mạng Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng... có một nút mạng trung tâm có cấp cao nhất trong hệ thống phân cấp mạng được kết nối với một hoặc nhiều hơn một nút khác trong hệ thống phân cấp với một điểm tới điểm liên kết giữa các nút mạng phân cấp thứ hai với nút gốc và cũng có nhiều nút có mức phân cấp thấp hơn ( ví dụ mức 3 ) cũng kết nối với nó bằng một liên kết điểm tới đến điểm Nút gốc là nút duy nhất không có có cách nút khác trên cấp của. .. bởi các hệ thống điện thoại ,mạng máy tính. Nó còn có một tên gọi khác là cáp Ethernet,theo tên của mạng Erthernet,loại mạng sử dụng cáp UTP nhiều nhất trên thế giới .Và tính đến hiện nay thì cáp UTP được phân loại làm 7 loại, từ cat 1 có tốc độ và khả năng chống nhiễu thấp nhất thường dùng để truyền tín hiệu thoại trong ngành bưu điện đến cat 7 [Type text] [Type text] Nhóm 14 Topology Vật Lý có tốc độ và. .. Nhóm 14 Topology Vật Lý Pin 1: White Green / Tx+ Pin 2: Green / Tx Pin 3: White Orange / Rx+ Pin4: Blue Pin5: White Blue Pin 6: Orange / Rx Pin 7: White Brown Pin 8: Brown Hình 27: Chuẩn 10BASE-T khắc phục như c điểm của 10BASE-2 Mở rộng mạng 10BASE-2 Mỗi cổng trên Hub cho phép nối một máy tính vào mạng Thường số lượng cổng trên Hub là 8, 12, 16, 24 Nếu số lượng máy tính cần nối mạng vượt . chúng với với nhau. Topology mạng có thể là vật lý hoặc logic. Topology vật lý đề cập đến việc thiết kế vật lý của một mạng lưới bao gồm các thiết bị, vị trí và lắp đặt cáp. Topology logic đề. thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology. Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology. Cấu hình. Nhóm 14 Topology Vật Lý [Type text] [Type text] [Type text] TOPOLOGY VẬT LÝ Nguyễn Đông Đức Sinh viên Viện Đại học Mở Hà Nội Định